深入STM32F103C8T6 CAN引脚配置：CAN总线通信精髓，打造可靠工业网络

# 1. CAN总线概述

CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于工业自动化、汽车电子、医疗设备等领域的串行通信协议。其特点是高可靠性、高实时性、低成本，非常适合在恶劣的工业环境中进行数据传输。

CAN总线采用多主结构，每个节点都可以发送和接收数据。数据在总线上以帧的形式传输，每个帧包含帧头、数据段、帧尾和校验和。CAN总线采用非破坏性仲裁机制，优先级高的节点可以抢占总线，保证重要数据的及时传输。

# 2. STM32F103C8T6 CAN引脚配置

### 2.1 CAN引脚功能介绍

STM32F103C8T6微控制器提供两个CAN接口，分别为CAN1和CAN2。每个CAN接口都有两个引脚：CAN_RX和CAN_TX。

- **CAN_RX：**CAN接收引脚，用于接收CAN总线上的数据。
- **CAN_TX：**CAN发送引脚，用于发送数据到CAN总线上。

### 2.2 CAN引脚配置步骤

要配置STM32F103C8T6的CAN引脚，需要遵循以下步骤：

1. **使能CAN时钟：**在RCC寄存器中使能CAN时钟。
2. **配置GPIO引脚：**将CAN_RX和CAN_TX引脚配置为复用功能，并选择CAN功能。
3. **初始化CAN外设：**使用CAN外设寄存器初始化CAN外设。

### 2.3 CAN引脚配置实例

以下是一个配置STM32F103C8T6的CAN1引脚的示例代码：

// 使能CAN1时钟
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_CAN1EN;

// 配置GPIO引脚
GPIOA->CRL &= ~GPIO_CRL_CNF1;
GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_CNF1_1; // 复用功能
GPIOA->CRL |= GPIO_CRL_MODE1; // 上拉输出

// 初始化CAN外设
CAN1->MCR |= CAN_MCR_INRQ; // 初始化请求
while ((CAN1->MSR & CAN_MSR_INAK) == 0); // 等待初始化完成

CAN1->MCR &= ~CAN_MCR_SLEEP; // 退出睡眠模式
CAN1->MCR |= CAN_MCR_TTCM; // 时间触发通信模式
CAN1->BTR = 0x00000003; // 设置波特率

**代码逻辑分析：**

- 第一行使能CAN1时钟。
- 第二行和第三行配置GPIOA的PA1引脚为CAN1_RX引脚。
- 第四行到第七行初始化CAN1外设，包括初始化请求、等待初始化完成、退出睡眠模式、设置时间触发通信模式和设置波特率。

**参数说明：**

- **RCC_APB1ENR_CAN1EN：**CAN1时钟使能位。
- **GPIO_CRL_CNF1_1：**复用功能选择位。
- **GPIO_CRL_MODE1：**上拉输出模式位。
- **CAN_MCR_INRQ：**初始化请求位。
- **CAN_MSR_INAK：**初始化未完成位。
- **CAN_MCR_SLEEP：**睡眠模式位。
- **CAN_MCR_TTCM：**时间触发通信模式位。
- **CAN_BTR：**波特率寄存器。

# 3.1 CAN帧格式

CAN帧由以下字段组成：

- **起始位 (SOF)**：单一的显性位，表示帧的开始。
- **仲裁字段 (AF)**：包含帧标识符和帧类型。帧标识符用于识别发送节点和消息优先级。
- **控制字段 (CF)**：包含帧长度和帧类型信息。
- **数据字段 (DF)**：包含要传输的数据，长度为 0-8 字节。
- **CRC字段 (CRC)**：包含循环冗余校验 (CRC) 值，用于检测数据传输中的错误。
- **确认字段 (ACK)**：由接收节点发送的显性位，表示帧已成功接收。
- **结束位 (EOF)**：由发送节点发送的 7 个连续隐性位，表示帧的结束。

**CAN帧格式示意图：**

graph LR
subgraph CAN帧
    SOF --> AF
    AF --> CF
    CF --> DF
    DF --> CRC
    CRC --> ACK
    ACK --> EOF
end

### 3.2 CAN总线通信流程

CAN总线通信遵循以下流程：

1. **发送节点**将数据帧发送到总线上。
2. **所有节点**同时接收帧并检查帧标识符。
3. **具有最高优先级的节点**（帧标识符最低）获得总线控制权。
4. **获胜节点**继续传输帧，而其他节点进入接收模式。
5. **所有节点**检查帧的 CRC 字段，以验证数据完整性。
6. **接收节点**在接收帧后发送 ACK 位，表示帧已成功接收。
7. **发送节点**在收到 ACK 后释放总线控制权。

### 3.3 CAN总线仲裁机制

CAN总线使用非破坏性仲裁机制来解决总线冲突。当多个节点同时尝试发送帧时，具有最高优先级的节点将获得总线控制权。仲裁机制如下：

1. **所有节点**同时发送仲裁字段。
2. **每个位**，节点比较自己的位和总线上的位。
3. **如果节点的位为显性位，而总线上的位为隐性位，则该节点失去仲裁